基于LabVIEW的激光多譜勒信號處理系統

數據采集卡是VI的入口，它將調理后的信號以一定的采樣頻率采集并存儲至數據采集卡，采用UAD08S采集卡，PCI總線(xiàn)連接，采用獨立的8位分辨率A／D轉換器保持同步，實(shí)現準確同步采集測量數據，并消除相位誤差。采樣率則從2 MS／s調整到400 MS／s。

3 系統軟件設計
LabVIEW軟件是虛擬儀器領(lǐng)域最具代表性的圖形化編程軟件。其直觀(guān)的前面板與流程式的編程方法相結合，簡(jiǎn)化而又更易于使用的基于圖形化編程語(yǔ)言G的開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有靈活的程序調試手段，強大的函數庫功能，可以支持多種系統平臺。
程序開(kāi)發(fā)建立lv的工程文件，逐步開(kāi)發(fā)，主要功能包括硬件基本信息報表、界面設計、信號采集設計、信號處理、數據打印、存儲等。所有功能設計完成后，生成基于LabVIEW引擎的、可獨立運行的laser．exe程序。測試系統程序流程圖如圖3所示。

界面根據一致性、可用性、功能性等原則進(jìn)行設計，包括設置、信號處理、工具、操作、幫助等功能性菜單，消息響應框。同時(shí)根據人機交互界面設計要求，美化界面，設置歡迎詞。
3．1 信號采集
信號采集部分包括功能初始化程序、采集卡參數初始化程序、采集卡參數設置程序和主程序。采用NI-DAQ分配通道，它有兩種方法：選擇虛擬通道和使用通道字符串。前者在應變虛擬通道配置時(shí)具有應變采集標界定、靈活的面、零漂補償、通道設置無(wú)需另外的代碼等優(yōu)點(diǎn)，故此選擇虛擬通道。主程序采用循環(huán)結構，當程序運行時(shí)，首先利用功能菜單對.vi進(jìn)行初始化，然后讀取采集卡參數：采集卡序列號、存儲深度、最大采樣速率和初始化錯誤、設置采樣速率、采樣點(diǎn)數和通道量程。循環(huán)結構采用while循環(huán)，當執行條件為真時(shí)，反復執行程序，實(shí)時(shí)地顯示信號；當執行條件為假時(shí)，停止執行程序，并保存顯示信號。
3．2 信號處理
圖4為信號處理程序流程圖。通過(guò)數據采集的信號，調用濾波子VI。根據信號要求，濾波下限頻率為1 MHz，濾波上限頻率為100 MHz．將取1～100 MHz的信號處理，其他部分信號清零，保證采集數據的完整和精確。信號處理設計部分按照信號處理要求，選擇變步長(cháng)算法，調用剔除奇異點(diǎn)子VI，采用時(shí)頻分析方法將時(shí)間一電壓關(guān)系轉換為時(shí)間一頻率關(guān)系，進(jìn)一步利用關(guān)系式精確求得速度和位移并分別存儲。

4 實(shí)驗驗證
將激光器、振動(dòng)臺、信號調理電路、采集卡線(xiàn)路連接正確，打開(kāi)激光器供電電源，運行基于LabVIEW的激光多譜勒信號處理系統，設置采集卡相關(guān)參數，點(diǎn)擊開(kāi)始測量，信號開(kāi)始采集，經(jīng)信號處理功能模塊計算后，位移曲線(xiàn)如圖5所示。

5 結論
LabVIEW作為圖形化編程軟件，是開(kāi)發(fā)虛擬測試系統的一種功能強大、方便快捷的編程工具。使用LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行儀器系統設計、測試和實(shí)現，可以減少系統開(kāi)發(fā)時(shí)間，并具有明顯的使用效果。同時(shí)，虛擬儀器在激光多普勒信號測量技術(shù)中的應用也是首例。實(shí)踐證明，利用LabVIEW開(kāi)發(fā)的激光多譜勒信號處理系統能較好地完成信號顯示、時(shí)間的自動(dòng)保存以及數據處理、保存等功能，從而為激光多譜勒測量技術(shù)應用前景提供強有力的技術(shù)支持。